В биофармацевтической промышленности одноразовые системы широко используются на начальных этапах культивирования клеток, на этапах очистки и при производстве конечных продуктов благодаря таким преимуществам, как гибкость, низкая стоимость и сниженный риск перекрестного загрязнения. На разных этапах биофармацевтических процессов к отбору проб предъявляются различные требования. Эффективные и надежные решения для отбора проб имеют решающее значение для обеспечения точности и стерильности процесса. В этой статье кратко описаны основные аспекты проектирования систем для отбора проб в одноразовых системах.
1. Асептический метод отбора проб при культивировании клеток
В таких процессах, как культивирование клеток млекопитающих и микробная ферментация, необходимо контролировать плотность клеток, метаболиты (глюкоза, лактат), pH, растворённый кислород и концентрация продукта. Конструкция асептического пробоотборника напрямую влияет на надёжность мониторинга процесса и безопасность культивирования клеток.
1. Конструкция для отбора проб из одноразовых мешков для культивирования в биореакторе
1.1 Для обеспечения стерильности клеточной культуры существует несколько подходов к отбору проб:
① Обратный клапан + безигольные порты для отбора проб:：
Обратный клапан обеспечивает однонаправленный поток из мешка биореактора, предотвращая обратный поток внешнего газа или жидкости, тем самым избегая загрязнения. Кроме того, конструкция без иглы исключает риск повреждения мембраны, вызванного проколом иглой. В сочетании с надлежащей дезинфекцией до и после отбора проб можно обеспечить безопасный многократный отбор проб в процессе культивирования клеток. При использовании мешков WAVE, помимо конструкции обратного клапана, в систему отбора проб обычно встраивается удлиненная внутренняя трубка, которая позволяет отбирать пробы даже при небольшом объеме.
② Стерильное соединение с помощью термопластичных трубок：
Трубки из термопластичного эластомера обеспечивают стерильное соединение и разъединение между мешком биореактора и мешком для отбора проб. Благодаря безопасности материала и их способности обеспечивать гибкое многократное соединение и разъединение, такая конструкция для отбора проб идеально сочетает в себе стерильность, гибкость и экономичность.
③ Онлайн мониторинг как альтернатива отбору проб
Помимо конструкции с прямым отбором проб, электроды в мешке биореактора позволяют в режиме реального времени контролировать pH, содержание растворённого кислорода и температуру с помощью подключённых датчиков. Это снижает потребность в отборе проб вне процесса культивирования и помогает поддерживать стерильность на протяжении всего процесса наработки клеточной массы.
④ Отбор проб при культивировании с высокой вязкостью：
Для культивирования с высокой вязкостью (например, клетки млекопитающих с высокой плотностью) конструкция систем пробоотбора требует использования трубок с большим наружным диаметром ≥6 мм, обычно № 17 или № 24. В сочетании с характеристиками перистальтического насоса с низким коэффициентом сдвига это обеспечивает плавный отбор проб.
1.2 Отбор проб в биореакторах из нержавеющей стали
Для реакторов из нержавеющей стали конструкция пробоотборника должна соответствовать следующим требованиям:
– Совместимость с стерилизацией на месте (SIP)
– Поддержание асептических условий во время пробоотбора
– Стерильное отсоединение и перенос после пробоотбора
Асептическая система пробоотбора Cobetter Lifecube™ SA представляет собой гибкую асептическую систему передачи жидкостей, состоящую из пробоотборника, пробоотборного мешка или бутылки с игольчатым или безигольным портом. В зависимости от объёма и количества проб, отбираемых за один раз, можно гибко настроить систему на однократный или многократный отбор проб. Система для отбора проб и игла поставляются в собранном виде для прямого подключения к реактору из нержавеющей стали и SIP стерилизации.
После стерилизации асептический отбор проб выполняется с использованием предварительно простерилизованных одно- или многопортовых мешков/бутылей для отбора проб, что эффективно предотвращает перекрестное загрязнение в процессе отбора проб. Стерильное разъединение после отбора проб может быть обеспечено с помощью металлической втулки и обжимного инструмента или трубки из термопластичного эластомера. Весь процесс отбора проб полностью автоматизирован и прост в эксплуатации, что гарантирует стерильность образцов от момента сбора до анализа.
2. Отбор проб на этапе перемешивания
В процессе производства биофармацевтических препаратов отбор проб необходим при подготовке сред и буферов для проверки критических показателей качества, включая однородность смешивания, чистоту раствора, концентрацию, pH, наличие примесей и микроорганизмов. Аналогичным образом, при временном хранении промежуточных продуктов и сыпучих лекарственных веществ также требуется отбор проб для проверки их стабильности и тестирования перед выпуском (например, на чистоту, эффективность). Конструкция систем для отбора проб одноразового использования должна не только обеспечивать стерильность и эффективность работы, но и соответствовать конкретным конфигурациям контейнеров и требованиям к применению.
2.1 Соответствие различным типам контейнеров для хранения и смешивания
Для приготовления и хранения растворов на рынке представлены различные контейнеры для смешивания и хранения. При проектировании мешков для смешивания и хранения необходимо гибко адаптировать методы отбора проб в соответствии с расположением портов на контейнерах. Распространенным решением для отбора проб является непосредственная интеграция линии отбора проб в соответствующие порты на контейнерах. Однако в случаях, когда порты на контейнерах ограничены, проектирование линии отбора проб требует дополнительной кастомизации.
2.2 Отбор проб при заморозке субстанции
Перед и после криоконсервациии содержимое контейнеров должно быть проверено на активность, чистоту, концентрацию и физико-химические свойства.
Линия отбора проб перед криоконсервацией обычно устанавливается на заключительном этапе хранения перед разделением на аликвоты.
Линия отбора проб или стерильные соединительные элементы во время или после криоконсервации могут быть интегрированы в мешки для заморозки и оттаивания.
Конструкция асептического соединительного элемента позволяет проводить многократный отбор проб при использовании многопортовых мешк для отбора проб, обеспечивая отсутствие перекрестного загрязнения в процессе отбора проб. В отличие от них, специализированные линии отбора проб обеспечивают максимальное удобство в эксплуатации и минимальный мертвый объем.
3. Отбор проб на этапе финального розлива
Фасовка готовой продукции — это заключительный этап производства биофармацевтических препаратов с высоким уровнем риска, который предъявляет более строгие требования к конструкции систем одноразового использования и протоколам отбора проб. Для стерильных препаратов на этапе стерильной фильтрации необходимо отбирать образцы для проверки важнейших характеристик качества продукта, а окончательная фасовка может быть начата только после подтверждения соответствия стандартам качества. В процессе розлива в качестве образцов обычно отбираются расфасованные продукты для проверки равномерности процесса наполнения, стерильности и важнейших характеристик качества продукта.
Благодаря возможности полной персонализации и прослеживаемой цепочке поставок одноразовых систем, Cobetter предлагает индивидуальные решения для пробоотбора без ущерба для качества или сроков. Это позволяет партнерам в сфере биофармацевтики совершенствовать контроль процесса, снижать уровень загрязнения и оптимизировать производительность.
Преимущества кастомизированных систем Cobetter
- Широкий ассортимент одноразовых аксессуаров собственного производства (более 500 единиц)
- Более 13 000 проведенных валидаций процесса фильтрации для фармацевтической продукции и более 35 000 отчетов о валидации
- Производство в чистых зонах класса 7 по стандарту ISO
- Стабильная и устойчивая цепочка поставок